Самостоятельный гидравлический расчет газопровода

Таблица 3

Группа потребителей	Обоз- наче-		М	е г	с о	я д	ц а	ы
	ние		I	II	III	IV	V	VI
Отопление	Вот		,15	,96	,85	,55	,15	,07
К/б нужды	Вк/б		,78	,78	,76	,63	,47	,37
Промышленное потребление	Впр		,39	,32	,45	,45	,39	,43
Сумма	Вобщее		,32	3,06	3,06	2,63	1,01	0,87
Группа потребителей	Обоз наче-								Всего за
	ние		VII	VIII	IX	X	XI	XII	год
Отопление	Вот		,06	,05	,11	,46	,72	,87
К/б нужды	Вк/б		,35	,33	,39	,57	,75	,82	7
Промышленное потребление	Впр		,43	,43	,45	,45	,39	,39	,97
Сумма	Вобщее		0,84	0,81	1,95	2,48	2,86	3,08	25,97

Теперь остаётся, пользуясь данными таблицы 3, определить расчетный максимально-часовой расход газа в зимний и минимально-часовой его расход в летний период.

Максимально-часовой расход газа на отопление рассчитывается для самых холодных зимних суток года по формуле

, где [1.6 ]

(Вот)мм- месячный расход газа на отопление для месяца максимального расхода газа ( берётся из таблицы 3.Обычно это январь месяц );

n — число календарных дней для данного месяца ;

t вн- средняя температура внутри отапливаемого помещения, t вн = 18 C ;

t н,ср- средняя температура наружного воздуха в расчетном месяце. Принимается в зависимости от климатического пояса. Для Республики Беларусь она может быть принята равной -7 C ;

t н,м- максимально расчетная температура наружного воздуха для данного зимнего месяца, также зависящая от климатического пояса. Для Республики Беларусь она может быть принята равной -24 C ;

Летом расхода газа на отопление производственных и жилых помещений по существу нет. Есть лишь сравнительно небольшой его расход на цели горячего водоснабжения жилого сектора. При определении же минимально-часового расхода газа в году его можно не учитывать, так как минимум расхода приходится на ночные часы, а в это время водоразбор в квартирах отсутствует.

Максимально-часовой расход газа зимой на коммунально-бытовые нужды определяется по формуле

, где [1.7 ]

(Вк/б ) max .м- месячный расход на коммунально-бытовые нужды для месяцев максимального в году общего расхода газа ( выбирается из таблицы 3 );

n — число календарных дней этого месяца ;

(Вк/б ) max .м

7- расход газа на коммунально-бытовые нужды за неделю ;

a — коэффициент, определяющий долю максимально-суточного расхода газа на коммунально-бытовые нужды в пределах недели ( обычно это конец рабочей недели — пятница ) . В расчетах он может быть принят равным 0,18.

b — коэффициент, определяющий долю максимально-часового расхода газа на коммунально-бытовые нужды в пределах зимних суток. В расчетах этот коэффициент может быть принят равным 0,109.

,

Аналогично этому определяется и минимально-часовой, в течение всего года, расход газа летом на коммунально-бытовые нужды. Минимально-часовой расход потребуется для оценки режима работы принятых на ГРП регуляторов давления.

Имеем

, где [1.8 ]

(Вк/б ) min ,м- расход газа на коммунально-бытовые нужды для месяца минимального в году расхода газа ( выбирается из таблицы 3 );

n ` — число календарных дней этого месяца ;

a ` — коэффициент минимально-суточного расхода газа на коммунально-бытовые нужды в пределах недели ( обычно это выходной день ) . В расчетах он может быть принят равным 0,129.

b ` — коэффициент минимально-часового расхода газа на коммунально-бытовые нужды в пределах летних суток ( обычно это ночные часы ) . В расчетах этот коэффициент может быть принят равным 0,001.

,

Что касается минимально и максимально-часовых в году расходов газа на промышленные нужды ( Впр ) min и ( Впр ) max , то они указаны в задании.

Результаты всех выполненных расчетов сведем в таблицу 4.

Сводная таблица расхода газа по объекту

Таблица 4

пп	Категория	расхода	Размерность	Отопление	К/б нужды	Пром. нужды	Всего
1	Годовой	расход	нм3106	6	7	12,97	25,97
2	Месячный	максим.	нм3106	,15	0,82	1,45	,42
	расход	миним.	нм3106	,05	0,33	,39	,67
3	Часовой	максим.	нм3/час	2596,77	3632,87	2750	8979,64
	расход	миним.	нм3/час	—	9,61	20	829,61

Годовой график потребления газа имеет вид ( рис.1 ) :

Рис.1

2. Выбор общей схемы подачи газа заданным потребителям и составление расчетной схемы

После определения расчетных ( максимально-часовых ) расходов газа всеми потребителями, питающимися от заводского газопровода, составляем общую схему газопровода.

Схема расположения заводского ГРП и газопровода составляется на основании исходных данных. На этой схеме условно изображаются и те здания, куда по заданию подводится газ от распределительного межцехового газопровода. На основе такой схемы, исходного задания и таблицы 4 составляется расчетная схема.

Верхняя часть расчетной схемы представляет собой подлежащие расчету участки общезаводского распределительного газопровода. В левой стороне показан участок до ГРП, а в правой — межцеховой газопровод ( после РД ) .

Участок газопровода до ГРП рассчитывается с запасом по производительности в 25%, имея в виду перспективное увеличение потребления газа. В связи с этим

; [2.1 ]

Схема, иллюстрирующая расход газа часовой по участкам приведена ниже

Имеем: ;

; ;

; ;

Сводная таблица для построения расчётной схемы

Таблица 5

Определяемая величина	Расход	Длина
	нм3/ч	м
			Объём газа до ГРП	11224,55	300
1-ый участок	49 94,91	6
2-ой участок	4 944,91	1 4
3-ий участок	4444,91	19
4-ый участок	3844,91	2 6
5-ый участок	3744,91	0

По результатам расчетов и в соответствии с исходными данными строим расчетную схему ( рис. 2 ) :

Рис.2

3.. Гидравлический расчет межцехового газопровода низкого давления

Из расчетной схемы видно, что расчетный расход газа V до ГРП убывает в направлении от первого к последнему рассматриваемому участку. Соответственно, диаметр участков должен либо уменьшаться ( при сохранении задаваемой скорости газа ) или оставаться неизменным. Во втором случае будет наблюдаться уменьшение скорости газа по его ходу к последнему расчетному участку.

Расчет участков газопровода после ГРП сводиться к подбору их диаметров с тем, чтобы при этом наиболее полно выполнялись условия:

а ) значение всех участков после ГРП не должно превышать 0,5 h к ;

б ) общий перепад давления должен, по возможности, равномерно распределяться между отдельными участками межцехового газопровода и

в ) диаметры смежных участков нужно уменьшать в направлении от ГРП ( без значительных скачков ) .

Принимаем скорость газа  = 15 м/с . [1 ]

Для более наглядного расчета составим таблицу, в которую внесём все расчетные величины, [ 1 ] :

, нм3/ч — расчетный расход газа ; , м — принятый диаметр ; [3.1 ] — коэф фициент местных сопротивлений ; — сумма коэффициентов местных сопротивлений ; — коэффициент сопротивления конденсатоотводчика ; , м — условная длина ; , м — условное увеличение длины участка вследствие наличия местных сопротивлений ; [3.2 ] , м — фактическая длина ; , м — приведенная длина ; [3.3 ] , Па — потери давления ; , Па – потеря напора на участке. [3.4 ]

Рассчитываем диаметры трубопроводов, [ 2 ] :

Dy 1 = м ;

Dy 2 = м ;

Dy 3 = м ;

Dy 4 = м ;

Dy 5 = м ;

Принимаем диаметры , [ 2 ] : Dy 1 = 0,35 м ; Dy 2 = 0,35 м ; Dy 3 = 0,35 м ;

Dy 4 = 0,30 м ; Dy 5 = 0,30 м.

Имея таблицу h = f ( V , d ) для газа Шебелинка [2 ] и задаваясь принятыми диаметрами при расходе V для соответствующих участков, находим для каждого из участков значения h и l э, которые заносим в таблицу 6.

Условное увеличение длины участков из-за наличия местных сопротивлений, [ 1 ] :

Значения приведенных длин участков, потерь напора на участках, а также все приведенные в пункте 3 результаты расчетов представлены в таблице 6.

Таблица 6

N участка	Расчётный расход газаV i , нм3/ч	Диаметр Dy , мм	Вид местных сопроти- влений	Расчёт местных сопротивлений
				Количество		значение ζ	∑ ζ на участке
1	4994,91		конд			,5	0,5
2	4944,91		поворот	2		,53	1,06
3	4444,91	350	поворот	1		0,53	0,53
4	3844,91	3 0 0	—	—		—	—
5	3744,91		поворот/задв/конд	/1/2		,51/0,42/0,5	1,43
1	26,8	13,4	6		19,4	,01	88,6
2	6,8	28,41	4		42,41	,97	,1
3	6,8	14,2	19		33,2	,53	,6
4	26,568	0	2 6		26	,67	,9
5	26,369	37,71	0		47,71	,41	72,6

Правильность расчёта межцехового газопровода низкого давления проверяется при выполнении соотношения, [ 1 ] :

∑∆ р ≤ 0,5 · h к , т.е. [3.5 ]

88,6+54,1+30,6+143,9+72,6 ≤ 0,5 · 80 · 9,865 , т.е. 389,8 ≤ 394,6, где

hk -давление у последнего цеха, Па.

hk = 80мм вод.ст. = 80 · 9,865 = 789,2 Па, [ 1 ] .

Таким образом, можно сделать вывод, что расчёт выполнен, верно.

Давление за РД, [ 1 ] :

Р2 = рат+ h к+ ∑∆ р = 98650+789,2+389,8 = 99829Па. [3.6 ]

4. Гидравлический расчет газопровода среднего давления ( от ввода до ГРП ) , а также подбор фильтров и регуляторов давления

При подборе диаметра газопровода на участке до ГРП особых ограничений по по перепаду давлений нет. Однако с целью поддержания максимальной скорости газа и экономии металла будем выбирать минимально возможный диаметр. Необходимый запас давления перед РД создадим исходя из требуемого значения давления за ним и учитывая вероятность снижения в эксплуатации начального давления по сравнению с заданным. Такой запас можно считать достаточным, если давление перед РД будет равно, [ 1 ] :

. [4.1 ]

Известно, что отношение , [ 1 ] , для определенного вида газа и характера движения зависит только от объема проходящего газа и диаметра газопровода.

При расчете значения А для области гидравлической шероховатости используем формулу, предварительно задавшись диаметром газопровода d = 200 … 250 мм, взяв d = 200 мм:

. [4.2 ]

Коэффициент местного сопротивления на предохранительном клапане ξ пк = 5, [ 1 ] .

Коэффициент местного сопротивления на конденсатоотводчике ξ к = 2, [ 1 ] .

Коэффициент местного сопротивления при повороте ( 2 поворота на участке ) и на задвижках ( 5 задвижки на участке ) выбираем по приведенным ранее значениям в зависимости от диаметра: ξ п = 0,49 и ξ з = 0,46, [ 1 ] .

Значения местных коэффициентов на фильтре, счётчике или диафрагме не учитываются.

Таким образом, значение суммарного коэффициента местных сопротивлений

∑ ξ = ξ пк + ξ к + ξ п + ξ з = 5+2+2 · 0,49+5 · 0,46 = 10,28. [4.3 ]

Значение условной длины l э для газопроводов среднего и высокого давления зависит только от величины условного диаметра, [ 1 ] , таблица 7:

Таблица 7

d
l э	2 ,3	,2	,9		,7	,7		,4

Условное увеличение длины участка вследствие наличия местных сопротивлений,

= 13 · 10,28 = 133,64м. [4.4 ]

Фактическая длина =350 м.

Приведенная длина , [ 1 ] , =133,64+350 = 483,64 м. [4.5 ]

Конечное давление, [ 1 ] :

, где [4.6 ]

давление на вводе, ата ; , [ 1 ] .

Полученное давление удовлетворяет указанному выше промежутку:

Рк = 148960 Па принадлежит промежутку Р1 = 149743,5 … 159726,4Па.

Выбор регулятора давления ( РД ) для ГРП

В настоящее время для расходов газа больше 800-1000 нм3/час на ГРП промышленных предприятий повсеместно используются регуляторы давления типа РДУК-2 с пилотом Казанцева:

РДУК-2-35: d кл = 35мм ; пропускная способность V ∑Г = 1000нм3/ч ;

РДУК-2-50: d кл = 50мм ; пропускная способность V ∑Г = 1400нм3/ч ;

РДУК-2-100: d кл = 100мм ; пропускная способность V ∑Г = 2700 ; 6000нм3/ч ;

РДУК-2-200: d кл = 140мм ; пропускная способность V ∑Г = 12000нм3/ч.

Все регуляторы давления РДУК-2 пригодны для установки на давление за собой в интервале 0,005 – ати.

Для нахождения расчётной пропускной способности намеченного к установлению РД применяем формулу, [ 1 ] :

V р.пр = V т · нм3/час, где

(∆ р)т = 98650 Па, ( р2 ) т = 99636 Па, [ 1 ]; [4.7 ]

∆р=р1 – р2 = 149846 -99829 = 50017Па ; , ( ρ о)т = 0,73 кг/нм3 ; ρ о = 0,5 кг/нм3.

Регулятор давления подбирают так, чтобы загрузка была не более 85% и не менее 10%.

( Bmax / V р пр )=( 2082,25+2960/5667,25 )· 100 = 88% ;

( Bmin / V р пр )=( 880+5,53/5667,25 )· 100 = 15,63% ;

Окончательно принимаем РДУК-2-100 с клапаном диаметром 100 мм, паспортная пропускная способность которого ∑ V г = 6000 нм3/ч.

Заключение

Был произведен расчет общезаводского газопровода с заданными нагрузками Вк/б ( на коммунально-бытовые нужды ) , Вот ( на отопление ) , В1, В2, В3, В4, В5 ( по цехам завода соответственно ) и давлениями вначале газопровода и у последнего цеха. В результате расчета мы определили расходы газа по объекту газоснабжения ( ,,,,Впр в месяц и в год ) , а также общий расход газа по объекту. Далее был предложен ситуационный план ( согласно заданию ) , на котором указаны месторасположение цехов, расчетные участки, отводы, задвижки, конденсатоотводчики и т.д. Согласно ситуационному плану, строилась общая расчетная схема, на которой указывались длины участков и расходы газа ( объемные ) , проходящие через определенные сечения газопровода.

После этого расчета был произведен гидравлический расчет межцехового газопровода низкого давления. В результате этого расчета были подобраны диаметры труб газопровода, с учетом условий равномерного распределения потерь по участкам газопровода, постепенным уменьшением диаметров при продвижении к последнему потребителю тупикового газопровода и суммы всех потерь, не превышающей половины конечного давления в газопроводе.

Окончанием расчета является гидравлический расчет газопровода среднего давления ( от ввода до ГРП ) , а также подбор регулятора давления. В результате этого расчета определили диаметр трубопровода до ГРП, с учетом условия ограничения по давлению. Затем приступили к выбору регулятора давления для ГРП. При подборе РД была определена его пропускная способность, также в соответствии с ограничением по загрузке был выбран РД и просчитаны его максимальные и минимальные загрузки.

На этом расчет газопровода был закончен.

Литература

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/kursovaya/samostoyatelnyiy-gidravlicheskiy-raschet-gazoprovoda/

Несенчук А.П. Промышленные теплотехнологии: Методики и инженерные расчеты оборудования высокотемпературных теплотехнологий машиностроительного и металлургического производства. Учеб./ Мн.: Выш.шк., 1998. – с.: ил. Стаскевич Н.Л.Справочное руководство по газоснабжению. Л.: Гостопттехиздат, 1960. – с. ; ил.

Размещено на Allbest.ru